春风油田火成岩储层控制因素及有利储层分布

程长领 （中石化胜利油田分公司西部新区研究中心，山东 东营257000）

孙怡，张奉，商丰凯（中国石油大学 （华东）地球科学与技术学院，山东 青岛266580）

袁玲，任新成 （中石化胜利油田分公司西部新区研究中心，山东 东营257000）

春风油田位于准噶尔盆地西部隆起车排子凸起东北部。车排子凸起为准噶尔盆地西部隆起的次级构造单元，其西、北面邻近扎伊尔山，南面为四棵树凹陷，向东经红车断裂带与昌吉凹陷相接 （图1）。车排子凸起长期处于昌吉和四棵树2个生烃凹陷的油气运移指向区[1～3]，为有利的油气富集区。

图1 准噶尔盆地车排子凸起构造位置图

春风油田主力勘探层系为新近系沙湾组，前人对研究区的浅层沉积、储层、成藏等方面进行了大量的研究[4～6]，明确了浅层储层特征及油气成藏规律，取得了丰硕的勘探成果。近年来，随着勘探研究程度的深入，加大了深层的勘探力度，深层石炭系火成岩油气勘探获突破，钻井过程中见到良好油气显示，并且后期试油多口井获工业油流，一举突破了该区火成岩勘探的出油关，同时证实了石炭系火成岩是又一较好的勘探层系[7]。前人对车排子地区红车断裂带以东火成岩进行了大量研究，认为石炭系火成岩具有多期成岩、多种岩石类型，储集空间类型和储层控制因素多变，油气成藏复杂等特点，勘探难度大，制约了火成岩的勘探[8～13]。研究区与其相比具有类似的构造、沉积演化史，研究区火成岩勘探同样面临以上问题。为此，笔者针对春风油田石炭系火成岩，以钻井取心、测录井资料为基础，结合岩石薄片、试油、地震、非震等资料，综合分析石炭系火成岩储层特征及主控因素，对研究区火成岩储层进行了分类评价，明确了有利储层发育区，推动了该区火成岩油气勘探。

1 储层特征

1.1 岩性特征

研究区石炭系岩性主要为火成岩，占80%左右，此外还发育有沉积岩及变质岩，约占20%。据钻探资料统计，油气显示段主要集中在火成岩段中。火成岩储集层的岩石类型为火山碎屑岩和火山熔岩，分别占88%和12%。火山碎屑岩以火山角砾岩和凝灰岩为主，其中凝灰岩占83.7%，火山角砾岩占4.1%；火山熔岩发育有玄武岩、安山岩，玄武安山岩等岩性 （见图2）。

图2 春风油田石炭系火成岩岩性统计图

1.2 储集空间类型

研究区火成岩储层储集空间主要由孔隙及裂缝构成，按照其形成机理，可分为原生孔隙和次生孔隙、原生裂缝及次生裂缝[14～16]。

1）原生孔隙 原生孔隙是熔岩喷出时由于压力骤减，熔融于熔岩中的气体逸出而形成的各种大小和数量不同、形态不规则的孔洞。原生气孔是研究区火山熔岩 （玄武岩、安山岩）的重要储集空间类型。气孔大小不一，直径最大可达4mm，一般0.1～2mm，在0.1～0.3mm范围内居多，分布较均匀，大多较孤立，少数为串珠状。玄武岩中气孔最为发育。

2）次生孔隙 次生孔隙由成岩和成岩后的各类溶蚀作用形成，包括斑晶溶孔、角砾内斑晶溶孔、基质溶孔、杏仁溶孔等。斑晶溶孔主要发育在安山岩、玄武岩等具有斑状结构的火山熔岩中，长石、角闪石等斑晶矿物受到溶蚀而产生大小不一的次生孔隙，其形态多样，常见蜂窝状和筛孔状 （图3（a）），或斑晶全被溶蚀，保留原始矿物的外观形态，玄武－安山质火山角砾岩中常见角砾内斑晶溶孔。基质溶孔较为细小，安山岩、火山角砾岩在细火山碎屑物中均有发育。溶蚀孔隙能大大改善火成岩储层的物性。次生储集空间的形成是对原生储集空间的再改造，多与原生储集空间叠加共生，改善了火成岩储层的物性，次生孔隙是研究区火成岩储层中分布最广、最为重要的一类储集空间。

3）原生裂缝 原生裂缝主要是由于熔浆在喷出地表或侵入浅层条件下，在流动和固结过程中所形成的裂缝。依据裂缝形成机制的不同，研究区火成岩主要发育的原生裂缝为冷凝收缩缝和角砾间缝等。这些裂缝后期被方解石、泥质及绿泥石充填严重 （图3（b）），但也保留一些储集空间，有部分原油充注，具有一定的储集性能。

4）次生裂缝 次生裂缝主要是由于火山物质在浅层侵入或喷溢到地表固结成岩后，在后期构造运动、风化淋滤、地层流体活动等地质作用下所形成的裂缝。依据裂缝形成机制的不同，研究区火成岩主要发育的次生裂缝为构造缝、风化缝和溶蚀缝。构造缝多发育于构造应力释放带，与断裂有较好的相关性，规律性好；风化缝发育于风化壳，多为不规则的网状裂缝；溶蚀缝是在原有裂缝基础上发生溶蚀而形成的裂缝，一般较宽，但较少。研究区次生裂缝产状多样，有高角度缝、水平缝及斜裂缝等，具有储集性能的同时，也将其他孔、缝连通起来，成为火成岩储层的渗流通道，大大改善了储层的储集性能，使得研究区火成岩储集空间多样化。

各种储集空间不是单独存在的，研究区可见到原生孔隙－次生裂缝组合、次生孔隙－次生裂缝组合等多种复合储集空间类型，油气主要富集在次生裂缝及溶蚀孔洞发育的火成岩体上。

图3 春风油田石炭系火成岩图版

1.3 储层物性特征

石炭系火成岩储集类型有孔隙－裂缝型、裂缝－孔隙型、裂缝型以及孔隙型等，以裂缝－孔隙型双重介质储层为主。裂缝－孔隙型储层岩性以火山角砾岩、玄武岩为主，也有部分凝灰岩中见到良好的油气显示，并且试油获工业油流 （如P66井），是最好的一类储层。裂缝型储层有一定的储集性能，但整体来说储集空间偏小，油气聚集量较少，虽见较好的油气显示，但试油效果不理想，如P60井局部岩心裂缝发育较好，密度可达15条/m，油气显示为油斑级别，针对该层试油，仅累计产油0.46t，没有达到高产油流，储层岩性以凝灰岩为主。

对春风油田10口井火成岩岩心进行分析，结合测井、核磁等解释结果，得到研究区火成岩孔渗参数表 （见表1）。结果表明，火山角砾岩是该区最好的一类储层，玄武岩次之，安山岩和凝灰岩有一定的储集空间，但储层非均质性较强，玄武安山岩储层储集性能最差。

表1 春风油田石炭系火成岩岩性与物性关系

结合储集空间类型及储层物性参数，对研究区火成岩储集层储集性能进行综合评价，共划分出4类储层 （表2）。

1）Ⅰ类储层 高孔高渗优质储层，在研究区有发育，但较少，目前在P66井钻遇20m厚的该类储层，岩性为火山角砾岩，试油获得日产20t的工业油流。储层类型属高孔、高渗储层。

表2 春风油田石炭系火成岩储集层评价分类

2）Ⅱ类储层 中孔中高渗中等储层，储集性能中等，但仍可获得较好的油气产能。该类储层在P61井等井均有钻遇，岩性主要是玄武岩、凝灰岩，试油可获得日产5～15t的工业油流。

3）Ⅲ类储层 低孔低渗较差储层，储集性能中－差，渗透性差，主要是由于裂缝被部分或全部充填，致使其储集性能变差。研究区P60井等井有钻遇，岩性主要为安山岩、凝灰岩等。

4）Ⅳ类储层 特低孔低渗差储层，虽然有一定的孔渗性，但主要由致密熔岩组成，难以形成有效的储集空间，在P662井有钻遇，岩性以玄武安山岩为主。

2 储层控制因素

车排子凸起火成岩储集层孔隙度、渗透率变化较大，主要受岩性、构造运动以及风化淋滤作用控制，储集层具极强的非均质性。岩性是影响储集性能的关键，是控制油气储集空间形成的根本因素。构造运动和风化淋滤作用对储层发育起主要控制和改造作用。构造运动和风化淋滤作用使裂缝、溶孔的发育在纵向和横向上具有不均一性，在断裂附近及距风化壳较近的区域，裂缝、溶孔更为发育。

1）岩性 不同岩性的火成岩发育的储集空间类型差别较大，储集性能各异。岩相控制岩性的发育，研究区大部分地区远离火山口，发育爆发相、溢流相及碎屑岩沉积相，岩性主要以凝灰岩、火山角砾岩及玄武岩为主。火山角砾岩、玄武岩、安山岩等具有较好的储集性能，前人研究文献中凝灰岩的储集性能少有涉及，但从研究区的勘探情况看，P661井等多口井在凝灰岩层中试油获油流，一方面证实了凝灰岩是可以作为有效的油气储集的岩石类型，同时也拓展了研究区的油气勘探空间。

图4 春风油田石炭系油藏距石炭系顶面深度图

2）构造运动 构造运动是影响储层储集性能的重要因素。该区经历多期强烈的构造运动，使得火成岩产生一系列拱张裂缝。在主断裂附近，由于构造应力大量释放，使火成岩高度破碎，断层附近构造缝大量发育，能极大地改善储集层的储集空间及储层连通性，使油气更易于聚集成藏。

3）风化淋滤作用 研究区石炭系长期暴露地表，风化淋滤作用使不稳定矿物含量较多的火山熔岩、凝灰岩中次生孔缝极其发育，为后期油气垂向运移进入火成岩中提供了良好的储集空间。裂缝和次生孔隙发育程度的不均一性，又使得储层在横向和纵向上分布不均，造成了井间油层连通程度不高。区域勘探成果显示，春风油田所发现的石炭系油气藏主要分布于距石炭系顶400m的范围内 （图4），从侧面反映了风化淋滤作用对该区储集性能有较好的改善作用。

3 有利储层分布

断裂系统的发育程度影响了储层的储集性能。通过对研究区石炭系地震资料的目标处理，在相对保真的基础上，提高地震资料的信噪比和能量的一致性，提高了研究区石炭系的成像质量，得到了较好的地震反射特征，使地震剖面上断层断点更清晰，断面波更清楚 （图5），更利于断层的识别及断裂系统的组合。利用地震属性、地震切片及相干等技术手段，优化研究区断裂系统组合，落实了该区断裂平面发育区，明确了断裂系统对储层的影响范围。

图5 春风油田石炭系地震资料处理前 （a）、后 （b）对比

火成岩的铁质矿物含量一般远远高于碎屑沉积岩，由于铁有很强的磁化能力，相对于碎屑沉积岩，火成岩表现出很高的磁性。在火成岩中，从酸性到基性磁性逐渐增强，玄武岩的磁化率达到最高。在识别岩性岩相过程中，以磁力异常资料为主要依据，利用已钻井资料标定，落实了研究区石炭系火成岩发育的平面位置。结合断裂体系发育状况，对研究区火成岩有利储层的发育区进行分类评价，优选工区东北部的一类储层为研究区火成岩下一步勘探的有利区域 （图6）。

图6 春风油田石炭系火成岩有利储层分布图

4 结论

1）春风油田石炭系火成岩岩石类型主要有凝灰岩、玄武岩、安山岩、火山角砾岩等。其中，火山角砾岩、玄武岩、凝灰岩的储集性能较好，厚度较大。

2）春风油田石炭系火成岩储集类型多样，储集空间主要为孔洞及裂缝，裂缝－孔隙型为最好储层。研究区火成岩裂缝、孔隙发育，为油气的聚集提供了良好的场所。

3）影响储层发育的主要因素有岩性、构造作用以及风化淋滤作用。其中，岩性是决定火成岩储集性能的关键因素，构造运动及风化淋滤作用对储层有明显改造作用。

4）研究区火成岩有利储层发育区主要分布在研究区的东北部 （P66井区），为下一步火成岩勘探的重点区域，有望成为新的储量接替阵地。

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